Анализ конструкции исследуемого двигателя. Сущность параметров окружающей среды и остаточных газов. Характеристика процессов впуска, сжатия и сгорания. Особенность изучения индикаторных параметров рабочего цикла. Определение теплового баланса устройства.
Аннотация к работе
Двигатель ВАЗ-2111 разработан для использования на автомобилях десятого семейства Волжского автомобильного завода. По заданию необходимо произвести тепловые расчеты четырехтактного бензинового двигателя ВАЗ-2111 с распределенным впрыском топлива и электронной системой управления зажигания и питания.Двигатель ВАЗ-2111 представляет из себя конструкцию с рядным расположением цилиндров. Цикл работы двигателя предусматривает работу в четыре такта. Подача топлива в цилиндры осуществляется форсунками. Комбинированная система смазки предусматривает: смазку узлов путем подачи масла под давлением и смазку механизмов за счет разбрызгивания масла, вращающимися механизмами. Данный двигатель имеет четыре цилиндра, рабочий объем составляет 1,5 литра.Элементарный состав газообразного топлива выражается в объемных единицах (м3 или моль) Метан СН4 Этан С2H6 Пропан С3H8 Бутан С4H10 Тяжелые углеводороды CNHM Водород H2 Окись углерода СО Углекислый газ СО2 Азот N2 Основным компонентом природного газа является Метан, при его использовании на автомобильном транспорте выброс углекислого газа снижается на 25%, угарного газа на 75%.Теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 м3 топлива моль возд/моль Количество отдельных компонентов продуктов сгорания: углекислого газа моль CO2/моль топл; водяного пара моль H2O/моль топл;n 5400 ? 1.1
M1 1.05
MCO2 0.10148
MCO 0
MH2O 0.19511
MO2 0.00413
MN2 0.1784
M2 0.4791При постоянном значении степени сжатия ?=10,2 температура остаточных газов практически линейно возрастет с увеличением скоростного режима при ?=const, но уменьшается при обогащении смеси. Давление остаточных газов pr за счет расширения фаз газораспределения и снижения сопротивлений при конструктивном оформлении выпускных трактов рассчитываемых двигателей можно принять на номинальном скоростном режиме: PRN=0.110 МПА.Температура подогрева свежего заряда: С целью получения хорошего наполнения двигателя на номинальном скоростном режиме принимается ?ТR=6°C. Плотность заряда на впуске: (1/стр.108) где - удельная газовая постоянная для воздуха. В соответствии со скоростным режимом двигателя (n=5400 об/мин) и при условии качественной внутренней поверхности впускной системы можно принять: и , где ?-коэффициент затухания скорости движения заряда в рассматриваемом сечении цилиндра; ?вп - коэффициент сопротивления впускной системы, отнесенный к наиболее узкому сечению; ?вп-средняя скорость движения заряда в наименьшем сечении впускной системы. При определении для двигателя с впрыском топлива и электронным управлением принимается коэффициент очистки ?оч =1, а коэффициент дозарядки на номинальном скоростном режиме ?доз=1.145, а при nmin=900 ?доз=0.96.Средний показатель адиабаты сжатия k1 при ?=10,2 и рассчитанных значениях Та определяется по номограмме рис. 4.4 ([1] стр.73), а средний показатель политропы сжатия n1 принимается несколько меньше k1. При выборе n1 учитывается, что с уменьшением частоты вращения теплоотдача от газов в стенки цилиндра увеличивается, а n1 уменьшается по сравнению с k1 более значительно. Определяем показатель адиабаты сжатия при ?=10.2 и рассчитанном значении , (1/рис.4.4)Коэффициент молекулярного изменения горючей и рабочей смеси Количество теплоты, потерянное вследствие химической неполноты сгорания, и теплота сгорания рабочей смеси: =0 КДЖ/кг (1/стр.112) Теплота сгорания рабочей смеси: (1/стр.112) Средняя мольная теплоемкость продуктов сгорания: Коэффициент использования теплоты: зависит от совершенства организации процессов смесеобразования и сгорания топлива. 5.2(1/ стр.107) в пределах, которые имеют место у работающих двигателей.Средний показатель адиабаты расширения k2 определяется по номограмме рис. 4.8 ([1] стр.82) при заданном ?=10,2 для соответствующих значений ?=1.1 и Tz=2931 К, а средний показатель политропы расширения n2 оценивается по величине среднего показателя адиабаты: k2=1.228, тогда принимаем n2=1.252.а) теоретическое индикаторное среднее давление: (1/стр.116), где S=71 мм - ход поршня, тогда ?п.ср=71 · 5400/30000=12,78 м/с, тогда рм=0,034 0.0113 · 12,78=0.178 МПА. б) среднее эффективное давление и механический К.П.Д ре=рі рм=1.07-0.178=0,892 МПА (1/стр.117) ?м=0,892/1.07=0.833 в) эффективный К.П.Д. и эффективный удельный расход топлива: г/(КВТ•ч) (1/стр.118)Рабочий объем одного цилиндра: Vh=Vл/i=1,47/4=0.3675 л, (1/стр.118) где - число цилиндров, =4. Так как ход поршня предварительно был принят S=80 мм, то D=2 ·103[Vh/(? · S)]?=2 ·103[0.3675/(3,14 ·71)]?=81,2 мм. Основные параметры и показатели двигателей определяются по окончательно принятым значениям D и S: площадь поршня: =3,14 ·822/(4 ·100)=52,78 литраж двигателя: Vл=? ·D2 ·S ·i/(4 ·106)=3,14 ·822 ·71·4/(4 ·106)=1,5 л.Индикаторную диаграмму строим для номинального режима работы двигателя, т. е. при Ne = 59 КВТ и и n=5400 об/мин, аналитическим методом. Величины в приведенном масштабе, соответствующие рабочему объему цилиндра и объему камеры сгорания: АВ=S/MS=71/1,0 = 71 мм; (1/стр.
План
Содержание
Введение
1. Анализ конструкции исследуемого двигателя
2. Тепловой расчет
2.1 Выбор топлива
2.2 Параметры рабочего тела
2.3 Параметры окружающей среды и остаточных газов
2.4 Процесс впуска
2.5 Процесс сжатия
2.6 Процесс сгорания
2.7 Процессы расширения и выпуска
2.8 Индикаторные параметры рабочего цикла
2.9 Эффективные показатели двигателя
2.10 Основные параметры цилиндра и двигателя
2.11 Построение индикаторной диаграммы
2.12 Тепловой баланс двигателя
2.13 Таблица сравнения показателей проектируемого двигателя с показателями заданного прототипа